进程间通信简介

进程间通信简介

进程间进程简称IPC(interprocess communication)，进程间通信就是在不同进程之间传递信息或交换信息

进程间通信的目的

数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程

资源共享：多个进程之间共享同样的资源(譬如文件共享)

通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它(它们)发生了某种事件，比如子进程终止时需要通知其父进程

进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如 Debug进程)，此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有异常，并能够及时知道它的状态改变

如何实现进程间通信

由于不同的进程都各自运行在自己的地址空间、这些地址空间相互隔离，一个进程不能直接读取或修改另一个进程的数据(也就是不能直接访问另一个进程的资源)，因此不同的进程之间想要实现通信是比较困难的

如果想要实现进程间通信，我们需要借助第三方资源，这个第三方资源其实就是公共资源这个资源不属于任何进程，而是需要进行通信的各个进程之间的公共资源，这些进程都可以去访问这个公共资源，譬如向公共资源写入数据、或者从公共资源读取数据，从而实现进程间通信的目的

因为这个第三方资源是由内核提供，所以进程间通信是需要内核参与的

进程间通信的本质:由OS参与，提供一份所有进程都可以访问的公共资源

公共资源包括:内存块、队列、文件等，所以就出现了多种不同的进程间通信的方法

进程间通信的方法

管道

• 管道是 linux 系统中最古老的一种进程间通信方法，我们把一个进程连接到另一个进程的数据流称为管道!

• 普通管道 pipe：通常有两种限制，一是单工，数据只能单向传输；二是只能在父子或者兄弟进程间使用

• 流管道 s_pipe：去除了普通管道的第一种限制，为半双工，可以双向传输；只能在父子或兄弟进程间使用

• 有名管道 name_pipe（FIFO）：去除了普通管道的第二种限制，并且允许在不相关（不是父子或兄弟关系）的进程间进行通讯

  • 命名管道是有名字的，所以在进行进程间通信之前，需要创建这个管道文件，命名管道文件存在文件系统中，管道文件有自己的名字，只要对这个管道文件进行读写操作，就可以向管道中写入数据或从管道中读取数据。所以，命名管道可以作为同一台主机上的任意进程之间进行通信

信号

• 信号可以作为进程间的通信手段，譬如用于通知某个进程发生了某事!

内存映射

• 内存映射就是将文件映射到进程的地址空间,然后直接通过读写地址的方式去访问这个文件的内容。适用于多个进程之间的文件共享

消息队列

• 消息队列定义：消息队列是存放在内核中的消息链表，由消息队列标识符标识

• 消息队列的优势：克服了信号传递信息少、管道无格式字节流、缓冲区大小受限等缺陷

• 消息队列类型：包括POSIX消息队列和System V消息队列

• 消息队列在UNIX中的应用：UNIX系统中，不同进程通过消息队列共享资源，允许进程发送格式化数据流给任意进程

• 消息队列操作权限：有足够权限的进程可以向队列添加消息，有读权限的进程可以读取队列中的消息

共享内存

• 共享内存定义：共享内存是映射到多个进程地址空间的一段内存，由一个进程创建，但多个进程可以访问

• 共享内存的优势：作为最快的进程间通信（IPC）方式，专门设计来克服其他IPC方式的效率低下问题

• 共享内存的使用：通常与其他通信机制（如信号量）结合使用，以实现进程间的同步和通信

套接字（Socket）

• Socket定义：Socket是一种基于网络的进程间通信（IPC）方法，支持同一主机或网络连接的不同主机上的应用程序交换数据

• Socket在网络通信中的作用：Socket是网络通信的基础

• 客户端/服务器通信流程

  • 应用程序创建Socket：每个应用程序创建一个Socket，作为通信的“设备”

  • 服务器绑定Socket：服务器将Socket绑定到众所周知的地址，以便客户端能够定位并连接到服务器